雷电过电压及防护

《雷电过电压及防护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《雷电过电压及防护（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、雷电过电压及防护雷电放电涉及气象、地形地质等许多自然因素，有很大的随机性，因而表征 雷电特性的各种参数也就带有统计的性质。许多国家地区都选择典型地区地点建 立雷电观测站，并在输电线路和变电站中附设观测装置，进行长期而系统的雷电 观测，将观测的数据进行系统的分析，得到相应的雷电参数，为研究和防雷提供 依据，从而进行保护。一、雷电参数雷暴日：每年中有雷电的天数。雷暴小时：每年中有雷电的小时数。年平均雷暴日不超过15的地区为少雷区；超过40的为多雷区；超过 90的地区及根据运行经验雷害特别严重的地区为强雷区地面落雷密度Y：每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数。电力 行业标准DL/T620-1997

2、建议取Y = 0.07次/平方公里.雷电日。雷电通道波阻抗：雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，对 电流波呈现一定的阻抗，该阻抗叫做雷电通道波阻抗 （规程建议取300 400 Q）雷电流的极性：国内外实测结果表明，负极性雷占绝大多数，约占75 90 %。雷电流幅值雷电流：雷击具有一定参数的物体时，若被击物阻抗为零，流过被击 物的电流规程规定，雷电流是指雷击于的低接地电阻物体时，流过该物体的 电流。雷电流波头：15 口 s范围内变化，多为2.52.6 口 s,规程规定取 2.6 口 s；雷电流波长：20100 口 s，多数为50 口 s左右。为简化计算，视 为无限长；雷电流陡度：陡度a与幅

3、值I有线性的关系，即幅值愈大，陡度 也愈大。一般认为陡度超过50 kA/us的雷电流出现的概率已经很小（约为0.04） 波形：1、避雷针和避雷线避雷针（线）的保护原理当雷云的先导向下发展，高出地面的避雷针（线）顶端形成局部电场强度集中的空间，以至有可能影响下行先导的发展方向，使其仅对避雷针（线）放电,从而使得避雷针（线）附近的物体免遭雷击。对避雷针（线）的要求（1）为了使雷电流顺利地泄入大地，故要求避雷针（线）应有良好的接地装置。（2）被保护设备全面位于避雷针（线）的保护范围内。但为了防止与被保护物 之间的间隙击穿（也称为反击），它们之间应保持一定的距离2、避雷器避雷器的保护原理当雷电入侵波或

4、操作波超过某一电压值后，避雷器将优先于与其并联的被保 护电力设备放电，从而限制了过电压，使与其并联的电力设备得到保护。 避雷器的技术要求（1）过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电，当然这要由两者的全伏 秒特性的配合来保证；（2）避雷器应具有一定的熄弧能力，以便可靠地切断在第一次过零时的工频续 流。避雷器的种类保护间隙，管式避雷器，阀式避雷器（包括金属氧化物避雷器） 防雷接地接地：就是把设备与电位参照点的地球作电气上的连接，使其对地保持一个低的 电位差。办法：在大地表面土层中埋设金属电极，这种埋入地中并直接与大地接触的金属 导体，叫做接地体，有时也称为接地装置。 工作接地：为了运行的需要，

5、将电网某一点接地，其目的是为了稳定对地电位 与继电保护上的需要。 保护接地：为了保护人身安全，防止因电气设备绝缘劣化，外壳可能带电而危 及工作人员安全。 防雷接地：导泄雷电流，消除过电压对设备的危害。 静电接地：在可燃物场所的金属物体接地。三、架空线路的雷击过电压直击雷过电压A输电线路防雷的任务：采用技术上与经济上的合理措施，使系统雷害降低到运行部门能够接受的程度，保证系统安全可靠运行。输电线路防雷的措施（“四道防线”）：（1）防止雷直击导线沿线架设避雷线，有时还要装避雷针与其配合（2）防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络降低杆塔的接地电阻，增大耦合系数，适当加强线路绝缘，在个别杆塔上采用 避雷

6、器等（3）防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧适当增加绝缘子片数，减少绝缘子串上工频电场强度，电网中采用不接地或 经消弧线圈接地方式（4）防止线路中断供电采用自动重合闸，或双回路、环网供电等措施衡量输电线路防雷性能的两个指标：耐雷水平（单位：kA）雷击线路不致引起绝缘闪络的最大雷电流幅值，称为线路的耐雷水平。线 路的耐雷水平愈高，线路绝缘发生闪络的机会就愈小。雷击跳闸率（单位：次/ 100km40雷电日）雷击跳闸率是指折算为统一的条件下，因雷击而引起的线路跳闸的次数。此 统一条件规定为每年40个雷电日和100km的线路长度。四、无避雷线时的感应雷过电压U二汁週-雷击线路附近地面：EU = ahA

7、雷击杆塔或线路附近避雷线：a感应过电压系数，kV/m，其值等于以kA/ u s为单位的雷电流平均陡度值，即 a = I / 2.6。hd导线平均高度，m。实测表明，感应过电压峰值最大可达300 400kV。这对35kV及以下的水泥杆 线路可能引起闪络事故；110kV及以上的线路，由于绝缘水平较高，一般不会引 起闪络事故，且感应过电压同时存在于三相导线上，故相间不存在电位差，只能 引起对地闪络。雷击导线的过电压及耐雷水平雷击点电压:丄厶空1CWr 4输电线耐雷水平:TTJO%io(r雷击塔顶时的过电压及耐雷水平+垢示（Xh + Z/24）塔顶电位：。r =加 h =:九导线电位：绝缘子承受电压二

8、塔顶电位一导线电位二耐雷水平厂 U(為 + 丄d 2.6 + 心26)TTj _ I兀啊心+ 6/二6 +九门6耐雷水平：五、发电厂和变电所的防雷保护发电厂、变电所防止直击雷的措施：采用避雷针、避雷线及良好的接地网。 装设避雷针（线）的原则装设的避雷针（线）应该使所有设备均处于避雷针及避雷线的保护范围之内。另 外，要注意防止反击。即雷击于避雷针及避雷线后，它们的地电位可能提高，如 果它们与被保护设备的距离不够大，则有可能在避雷针、避雷线与被保护设备之 间发生放电，或叫做逆闪络。此类放电现象不但会在空气中发生，而且还会在地 下接地装置间发生，一旦出现，高电位就将加到电力设备上，有可能导致电力设备

9、的绝缘损坏。直击雷过电压的保护由避雷针和避雷器及浪涌吸收器组成。避雷针来保护附近的设施不会被雷击，避 雷器来抑制雷电波的高度，浪涌吸收器将过电压波形的陡度放缓侵入波过电压的保护2r q Iq r tht =h + Aj = hr + la1八TL生（片-叫）/（2欣/t）变压器与避雷器之间允许的最大电气距离：k -卩气体绝缘变电所的防雷保护(1) 全封闭SF6气体绝缘变电所(GIS)是除变压器以外整个变电所的高压电 力设备及母线，封闭在一个接地的金属壳内，壳内充以(34)X1.01325X105 Pa大气压的SF6气体作为相间和对地的绝缘。GIS变电所雷电过电压保护的特点GIS绝缘的全伏秒特性

10、比较平坦，其冲击系数很小，约为1.21.3。因此它的绝 缘水平主要决定于雷电冲击电压。(2) GIS变电所的波阻抗一般在60100 Q之间，远比架空线路低，这对变电 所的侵入波保护有利。(2)(3) GIS变电所结构紧凑，设备之间的电气距离小，避雷器离被保护设备 较近，防雷保护措施比敞开式变电所容易。(4) GIS绝缘完全不允许电晕，一旦发生电晕，将立即击穿；而且没有自恢复 能力。变电所防雷的具体措施变电所遭受的雷击是下行雷，主要雷直击在变电所的电气设备上，或架空线路的感应雷过电压和直雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。因此，避免直击 雷和雷电波对变电所进线及变压器产生破坏就成为变电所雷电防

11、护的关键。1、变电所应装设避雷针对直击雷进行防护架设避雷针是变电所防直击雷的常用措施,避雷针是防护电气设备、建筑物不 受直接雷击的雷电接收器,其作用是把雷电吸引到避雷针身上并安全地将雷电流 引入大地中,从而起到保护设备效果。变电所装设避雷针时应使所有设备都处于 避雷针保护范围之内。2、变电所的进线防护 要限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陂度就必须对变电所进线实 施保护。当线路上出现过电压时,将有行波导线向变电所运动,起幅值为线路绝缘 的 50% 冲击闪络电压 , 线路的冲击耐压比变电所设备的冲击耐压要高很多。因此 , 在接近变电所的进线上加装避雷线是防雷的主要措施。如不架设避雷线 ,当遭

12、受 雷击时,势必会对线路造成破坏。3、变电站对侵入波的防护 变电站对侵入波的防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。阀型避雷 器的基本元件为火花间隙和非线性电阻。目前,SFZ系列阀型避雷器，主要有用来 保护中等及大容量变电所的电气设备。FS系列阀型避雷器,主要用来保护小容量 的配电装置。4、变压器的防护变压器的基本保护措施是在接近变压器处安装避雷器,这样可以防止线路侵 入的雷电波损坏绝缘。装设避雷器时,要尽量接近变压器,并尽量减少连线的长度,以便减少雷电电 流在连接线上的压降。同时,避雷器的连线应与变压器的金属外壳及低压侧中性 点连接在一起,这样就有效减少了雷电对变压器破坏的机会。变电站的每

13、一组主母线和分段母线上都应装设阀式避雷器,用来保护变压器 和电气设备。各组避雷器应用最短的连线接到变电装置的总接地网上。避雷器的 安装应尽可能处于保护设备的中间位置。5、变电所的防雷接地变电所防雷保护满足要求以后,还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统 一的接地网,然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求,或者在防雷 装置下敷设单独的接地体。6、变电所防雷感应采取防雷感应保护的措施主要有 :多分支接地引线 ,减少引线雷电流 ;改善汇 流系统的结构,减少引下线对弱电设备的感应;除了在电源入口装设处压敏电阻等 限制过压装置外,还可在信号线接入处使用光耦元件;所有进出控制室的电缆均采 用屏蔽电缆,屏蔽层共用一个接地极;在控制室和通信室铺设等电位 ,所有电气设 备的外壳均与等电位汇流牌连接。